CN101517521B - 确定对象的取向和/或识别和/或标识对象的系统及对象 - Google Patents

确定对象的取向和/或识别和/或标识对象的系统及对象 Download PDF

Info

Publication number
CN101517521B
CN101517521B CN2007800341108A CN200780034110A CN101517521B CN 101517521 B CN101517521 B CN 101517521B CN 2007800341108 A CN2007800341108 A CN 2007800341108A CN 200780034110 A CN200780034110 A CN 200780034110A CN 101517521 B CN101517521 B CN 101517521B
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
transmitting set
orientation
optical transmitting
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2007800341108A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101517521A (zh
Inventor
S·B·F·威德文
A·H·伯格曼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of CN101517521A publication Critical patent/CN101517521A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101517521B publication Critical patent/CN101517521B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
    • G06F3/0421—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means by interrupting or reflecting a light beam, e.g. optical touch-screen
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F3/00—Board games; Raffle games
    • A63F3/00643—Electric board games; Electric features of board games

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)
  • User Interface Of Digital Computer (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

公开了触摸屏(10)，其包括多个围绕其外围设置的光发射器(L0......L15)和光检测器(S0......S11)。对象(16)的位置、形状和尺寸可以通过逐个接通这些光发射器并且检测由对象产生的阴影(18)来确定。所述对象包括至少具有第一类型的光学特性的第一部分以及具有第二不同类型的光学特性的第二部分。通过确定由第二部分产生的光学现象，可以确定对象的取向和/或可以识别或标识对象。

Description

确定对象的取向和/或识别和/或标识对象的系统及对象
发明背景 
技术领域
本发明涉及使用光以便确定置于表面上的对象(object)的特性的系统，例如触摸屏系统。 
本发明还涉及用于这种系统中的设备、对象和方法。 
相关技术描述 
利用当前的红外触摸屏，不可能一次检测不止一个位置，因为它们使用扫描由LED和光传感器构成的栅格的方法。通过在水平和竖直方向中断光束，选择栅格中的位置。多个点的检测不是对于所有位置都可行，因为一个点的选择可能遮挡其他点的正确检测。因此，这种技术对于多点检测不是那么有用。此外，利用当前的技术不能检测形状；原则上在LED和传感器的栅格中只能检测某种形式的“限界”盒。 
为了克服这些问题，2005年3月10日提交的Sander B.F.van deWijdeven和Tatiana A.Lashina的美国序列号为60/660366(代理人卷号US050077)的共同待决临时申请SYSTEM AND METHOD FORDETECTING THE LOCATION，SIZE AND SHAPE OF MULTIPLEOBJECTS THAT INTERACT WITH A TOUCH SCREEN DISPLAY提出了一种系统，该系统在屏幕的边沿上具有若干光发射器(例如红外LED)和若干光传感器，该文献在本申请提交的时候没有公布。屏幕的这些发光体起初关闭，然后一个接一个地打开。发光体(灯或LED)发出光束，该光束由屏幕的对侧上的传感器检测。当发光体和屏幕的对侧之间存在对象时，该对象投射出阴影。该阴影由于光的不存在而被传感器检测到。有关什么发光体打开以及什么传感器检测到或未检测到光的知识的组合(相比于校准状态)允许计算出对象必定处于其中的区域。如果进行了一个完整的循环，其中所有的光发射器都打开，那么可以确定对象的位置、形状和尺寸。 
发明内容
依照本发明，提供了依照独立权利要求1的系统、依照独立权利要求11的设备、依照独立权利要求12、13、15和16的对象以及依照独立权利要求19的方法。从属权利要求2-10、14、17和18限定了有利的实施例。 
依照本发明的一个方面，提供了包括多个围绕表面外围设置的光发射器和光检测器的系统。该系统包括置于所述表面上的至少一个对象。该对象包括至少具有第一类型的光学特性的第一部分以及具有第二类型的光学特性的第二部分，所述第二类型对于光发射器所用的光而言不同于第一类型。所述系统被设置成通过使用检测到的由对象的第二部分产生的光现象来确定对象的取向和/或识别和/或标识(identify)对象。 
所述系统可以是特别用于棋盘游戏(board game)的具有或没有显示器的触摸屏，但是它也可以是图形输入板或者其中有用的是检测置于表面上的对象的特性的任何其他系统。 
依照本发明的系统对于确定对象的取向是特别有用的，所述对象具有(点)对称的形状，比如圆形、椭圆形、三角形、正方形和矩形。这些是用于与触摸屏交互的最常出现的对象。向形状检测添加对象取向检测的可能性更加丰富了所述系统的输入，因而可以检测/解释来自用户的更加复杂的动作。在一些棋盘游戏(例如脑力挑战赛(Stratego))中，对象的取向是重要的。只有一个参与者被允许看见仅处于卒(pawn)的一侧的图像，并且当卒的取向使得其他参与者也可以看见该图像时，通过检测其取向可以提供警告信号。对象取向的精确知识对于其他特定的应用也是非常重要的，所述应用比如其中士兵或坦克向其他位置开火的战略游戏。另一个实例是有效的移动的卒，其表示计时器(timer)。 
依照本发明的系统也可以与非对称对象一起使用。检测这种对象的形状当然包括其取向，但是该取向相当粗糙，并且对于某些应用而言，需要更加精确的取向检测。 
此外，依照本发明的系统允许在不改变对象的外观的情况下识别或标识对象。这避免了必须使用用于标识的不同形状的对象。这样的不同的形状一般不是优选的，因为创建对象的设计者出于审美的原因或者制作成本的原因希望具有均匀形状的对象。此外，为了区分若干不同的形状，有必要选择一些机械不稳定且容易跌倒的形状。 
依照本发明的另外的方面，提供了设备、对象和方法。 
WO2006/033036公开了一种具有盘表面的游戏盘。它包括在盘表面 之下设置成栅格的光调制单元和光传感器。用于游戏盘中的卒包括其与盘的接触表面(即底部)上的代号(code)。通过检测来自卒代号的反射光，可以标识该卒并且可以确定其取向。因此，该文献中公开的系统不包括围绕表面的外围放置的光发射器和检测器，并且出于这个原因不确定表面上的对象的形状。 
依照本发明的一个优选实施例，所述对象的第二部分是反射性的。所述系统被设置成通过使用检测到的由对象的第二部分产生的光反射来确定对象的取向。 
优选地，当对象置于表面上时，所述第二部分包括对象的侧面上的至少一个反射标记。通过这种方式，不需要对对象进行大的调整，但是同时能够实现可靠的取向确定。 
在所述第二部分包括多个反射标记的情况下，除了取向检测之外，也使得对象的标识成为可能。使用对象上的更多反射标记也可以产生像“条形码”那样的效果，以便指示取向，并且由反射标记产生的独特图案可以用于精确的标识。 
依照另一个实施例，对象的第一部分是不透明的，对象的第二部分是透明的，并且所述系统被设置成通过使用检测到的穿过对象的第二部分的光来确定对象的取向。 
优选地，对象的第二部分是只在特定方向上通过光的通道或孔，并且所述系统被设置成通过使用检测到的在第一部分产生的阴影中的穿过该通道或孔的光来确定对象的取向。通道或孔只在特定方向上通过光，并且因而该实施例允许实现非常精确的取向检测，这对于特定的应用是有用的，所述应用例如需要特殊技能的游戏。 
依照一个可替换的实施例，对象的第一部分位于外部并且是透明的，第二部分位于内部并且是不透明的。所述系统被设置成通过检测第二部分的形状来识别和/或标识对象。对象的透明外部不改变由所述系统发射的光。通过这种方式，所述系统中使用的对象的外部形状可以相同，而内部在不同的对象上可以发生变化，以便允许对象的识别和/或标识。 
优选地，对象的第一部分对于所述系统的光发射器所用的光是透明的，但是对于可见光是不透明的。所述系统使用的光的类型通常是不可见的红外光。因此，周围材料对于人类而言是不透明的，而对于所述系统而言是透明的。通过这种方式，使得对象的内部对于用户不可见，并 且对象的外部外观可以相同。这允许将“秘密钥匙”嵌入到对象中。秘密钥匙的使用可以用于向所述系统标识人物，其中要求人物在使用所述系统之前将他或她的钥匙放置在桌子上。这可以用来标识游戏中的(返回的)参与者，或者允许对于计算机的其他类型的访问。 
这种类型的标识也可以用于游戏中，其中不同的对象具有向所述系统标识这些对象的不同钥匙。在该游戏中，每种类型的对象具有例如类似于战锤40k(War Hammer 40k)等的不同的能力或选项。如果用户希望具有玩耍的不同选项/能力，那么他可以购买要玩耍的新的游戏对象。这些新对象将由所述系统标识，从而使得用户能够玩耍新的选项。这些对象将由所述系统自动地检测并且难于由用户复制，因为内部光学装置是难于复制的。 
在另一个实施例中，对象的第二部分是透镜或棱镜，并且由此产生的诸如反射和折射之类的光学现象用于识别和/或标识对象。这提供了允许识别或标识对象的可替换的方式。 
依照又一个实施例，当对象置于表面上时，接触表面的分段(section)包括用于对象的取向检测和/或标识的第一部分和第二部分。对象包括置于接触所述表面的分段之上的剩余分段。通过这种方式，设计对象的外部外观的自由度更大。 
本发明的这些和其他方面根据以下描述的实施例将是清楚明白的，并且将参照这些实施例进行阐述。 
附图说明
通过参照下面的附图并结合伴随的说明可以更好地理解本发明，并且它的许多目的和优点对于本领域技术人员将变得更加清楚明白，其中： 
图1示出了校准模式期间接通第一光源时的时间点期间的触摸屏显示器的快照； 
图2示出了操作模式期间接通第一光源时的时间点期间的触摸屏显示器的快照； 
图3示出了如何使用与第一光源有关的校准和非校准数据进行最大区域估计； 
图4示出了校准模式期间接通第二光源时的时间点期间的触摸屏显 示器的快照； 
图5示出了操作模式期间接通第二光源时的时间点期间的触摸屏显示器的快照； 
图6示出了如何使用与第二光源有关的校准和非校准数据进行最大区域估计； 
图7示出了如何组合最大区域估计来确定对象的总的边界区域； 
图8示出了存在两个圆形对象时第一光源的打开时间期间操作模式下的触摸屏显示器的快照； 
图9示出了用在触摸屏显示器上的卒； 
图10示出了两个位置处的依照本发明第一实施例的用于形状和取向确定的对象； 
图11示出了操作模式期间接通第一光源时的时间点期间的触摸屏显示器的快照，其中依照第一实施例的对象以第一方式定向； 
图12示出了操作模式期间接通第一光源时的时间点期间的触摸屏显示器的快照，其中依照第一实施例的对象以第二方式定向； 
图13示出了操作模式期间接通第一光源时的时间点期间的触摸屏显示器的快照，其中依照本发明第二实施例的对象以第一方式定向； 
图14示出了操作模式期间接通第一光源时的时间点期间的触摸屏显示器的快照，其中依照第二实施例的对象以第二方式定向； 
图15示出了操作模式期间接通第一光源时的时间点期间的触摸屏显示器的快照，其显示了依照本发明第三实施例的对象； 
图16示出了依照本发明第四实施例的用于形状确定和标识的对象； 
图17示出了依照本发明第五实施例的用于形状确定和标识的对象； 
在所有附图中，相同的附图标记表示相同的元件。 
具体实施方式
尽管以下详细描述出于说明的目的包含了许多细节，但是本领域普通技术人员应当理解，以下描述的许多变型和改变处于本发明的范围之内。 
因此，本发明的以下优选实施例的陈述一点也没有损失要求权利保护的本发明的一般性，并且没有对要求权利保护的本发明施加限制。 
尽管这里结合触摸屏(即具有嵌入式触摸感测技术的显示器)描述 和图示了本发明，但是本发明并不要求使用显示器屏幕。此外，本发明也可以用于图形输入板或者其中有用的是检测置于表面(例如桌子或墙壁)上的对象的位置、地点和特性的任何其他系统。 
还应当理解的是，本发明并不仅限于使用红外光发射器。任何种类的光源，可见的或者不可见的，都可以结合适当的检测器而使用。 
图1示出了红外光学触摸屏显示器10。触摸屏显示器10包括：用于放置对象的表面12；在其外围上，N个光发射器L0-L15，其中N＝16，其可以实施为灯、LED等等；以及M个传感器(即光检测器)S0-S11，其中M＝12。这些光发射器和传感器以交替的模式(例如L0，S0，L1，S1，......L15，S11)设置。应当理解的是，光发射器和传感器的数量和配置可以变化。 
依照图1所示的红外光学触摸屏显示器设备，现在通过举例描述用于检测对象的位置、形状和尺寸的方法。 
要描述的方法大体包括两个阶段，即校准阶段和操作阶段。 
校准被执行来收集校准数据。校准数据包括传感器标识信息，其对应于检测在每个光发射器的打开时间期间从位于触摸屏显示器10的外围上的每个对应光发射器发射的光束的那些传感器。所述打开时间在这里被定义这样的时间，在该时间期间光从接通状态的对应光发射器发出。应当理解，为了获得有意义的校准数据，要求在校准模式下在其对应的打开时间期间没有对象(例如指状物、指示笔等等)与光束的传输交互。 
在校准阶段期间，由于每个光发射器在其对应的打开时间期间接通，因而投射的光束可以由位于触摸屏显示器10的外围上的某些传感器S0-S11检测到，并且不可以由某些其他的传感器检测到。对于每个光发射器L0-L15，检测对应光发射器的光束的传感器S0-S11的标识被记录为校准数据。此外，触摸屏显示器10设有存储器(图中未示出)。图1示出了第一光源L0在校准模式期间接通。它发出具有二维空间分布的光束14，其限定了触摸屏的平面内的点亮区域。光束14由传感器S5，S6，......S10，S11检测。该信息被记录为校准数据。 
在记录了光源L0的校准数据之后，在其打开时间结束时断开该光源，并且序列中的下一个光源(即光源L1)接通其对应的打开时间。 
图4为校准期间序列中的下一个光源L1接通时的时间点期间的触 摸屏显示器10的快照的图示。如图4所示，光源L1根据其在触摸屏显示器10的外围中的位置发出在感兴趣平面内具有不同覆盖图案的不同光束22。光束22由传感器S4，S5，......S10，S11检测。该信息被记录为校准数据。 
在以上述方式记录了来自光发射器L0和L1的传感器信息之后，该校准过程对于位于触摸屏的外围中的其余光发射器以相似的方式继续，所述其余光发射器即光发射器L2-L15。 
在校准完成之后，触摸屏显示器10准备用于检测与触摸屏显示器10交互的一个或多个对象的位置、形状和尺寸。 
与以上对于校准所描述的相似，操作阶段中的单个操作循环以光源L0打开预定的打开时间开始。L0关闭之后，光源L1打开预定的打开时间。这个过程对于每个光发射器以相似的方式继续，并且终止于序列中的最后一个光发射器，即光发射器L15。其他点燃led的序列也是可能的。 
图2示出了圆形对象16存在的情况下在操作模式期间接通第一光源L0时的时间点期间的触摸屏显示器的快照。可以理解的是，第一光源的光束14被对象16中断，并且对象16造成阴影18。该阴影由于光的不存在而被传感器S6和S7检测到。 
图3示出了如何使用与第一光源有关的校准和非校准数据进行最大区域估计。为了计算最大区域估计，将先前收集的校准数据和非校准数据用于辅助该计算。 
回忆光发射器L0的校准数据被发现为照射的传感器(S5-S11)的范围。该传感器范围构成能够在校准期间检测来自光发射器L0的光的存在的那些传感器。 
回忆在存在圆形对象16的情况下光发射器L0的非校准数据被发现为检测光的不存在的传感器范围S6-S7。 
接下来，比较校准数据和非校准数据。特别地，已知传感器S6-S7检测非校准模式期间光的不存在并且已知校准期间传感器S5-S11被照射，那么可以确定对象16投射的阴影区域。现在参照图3对此进行说明。 
图3示出圆形对象16遮挡了光源L0和传感器S6之间的光路，并且也示出圆形对象16遮挡了光发射器L0和传感器S7之间的光路。图3还示出对象16没有遮挡光发射器L0与传感器S5和S8之间的光路。从校准数据和非校准数据导出的该信息用来确定针对对象16的最小和最大区域估计。 
将针对光发射器L0的标记为20的对象16的最大区域估计限定为点L0、S5和S8以及右下角之间的区域。这个区域通过包括与利用传感器S6-S7检测的阴影区域相邻的传感器S5和S8而导出。 
基于该信息，也可以如下确定最小区域估计(图3中未示出)。圆形对象16遮挡光源Lo和传感器S6、S7之间的光路。因此，光源Lo的打开时间期间对象16的最小区域估计通过由点L0、S7和S6限定的三角形来限定。 
图5示出了在圆形对象16存在的情况下在操作模式期间接通第二光源L1时的时间点期间的触摸屏显示器的快照。可以理解的是，第一光源的光束22被对象16中断，并且该对象造成阴影24。该阴影由于光的不存在而由传感器S10检测到。 
图6示出了针对光发射器L1计算的对象16的最大区域估计26。该计算以参照图3针对第一光源L0所说明的相同方式进行。将针对光发射器L1的对象16的最大区域估计限定为点L1、S9、S11和左下角之间的区域。该区域通过包括与利用传感器S10检测的阴影区域相邻的传感器S9和S11而导出。 
图7示出了光发射器L0和L1的两个最大区域估计20、26的交叉部分28。通过组合这两个估计，对象16的位置的估计变得更加明确。容易理解，通过添加更多的最大区域估计和最小区域估计，那么对象的估计的位置变得越来越精确。 
对于每个光发射器，最小和最大区域估计一旦确定下来，则将其存储。确定最小和最大区域的过程对于其余光发射器L2-L15中的每一个以类似的方式继续。在一个完整的操作循环之后，从数据仓库中获取所存储的最小和最大区域估计并且将其组合以便确定对象16的位置、外部形状和尺寸。 
以上描述的处理和计算通过触摸屏显示器10的适当处理装置(图中未示出)来实现。 
由于所用的传感器数量有限并且其间的间距固定，因此确定对象的位置、形状和尺寸的精度易受到不确定度的影响。该不确定度可以通过增加触摸屏显示器10中使用的传感器数量来部分地最小化。通过增加传感器的数量(密度)，传感器之间的相对间距相应地减小，这导致对象的位置、形状和尺寸的更加精确的计算。 
可替换地或者附加地，可以增加发射器的数量，这也导致对象的位置、形状和尺寸的更加精确的计算。应当指出的是，增加发射器的数量将从额外的角度加亮对象，从而提供导致更加精确的结果的额外信息。 
总的测量精度也可以通过增加屏幕的某些区域中的发射器和/或接收器的密度来增大，在所述区域中，检测被证明不及其他区域那么精确。发射器和/或接收器的这种非均匀配置可以补偿不那么精确的检测。 
如图8所示，如果对象不接触，那么检测不止一个对象也是可能的。该机制与以上所述相同，但是当完成一轮快照时，检测到更多的区域。图8示出了当光源L0接通时附加对象30的存在导致附加的阴影区域32。 
图1-8示出了其中到达对象表面的100％的光被对象吸收的情况。当然，其他情形也是可能的，例如使用由部分吸收光并且部分反射光的材料制造的对象或者由部分吸收光并且部分透射(即通过)光的材料制造的对象。 
参照图1-8所描述的用于估计位置、形状和尺寸的方法是之前引用的共同待决申请的主题，所述申请即2005年3月10日提交的Sander B.F.vande Wijdeven和Tatiana A.Lashina的美国序列号为60/660366(代理人卷号US050077)的临时申请SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING THELOCATION，SIZE AND SHAPE OF MULTIPLE OBJECTS THATINTERACT WITH A TOUCH SCREEN DISPLAY，该文献在本申请提交的时候没有公布。 
图9示出了用在触摸屏显示器10上的卒40。本发明对于其中使用了卒的系统(例如棋盘游戏)是非常有用的，但是当然它也可以与任何其他对象一起使用。此外，通过将例如反射条纹施加到指状物上以便进行取向检测，也可以将指状物看作对象。所述卒包括：接触表面的第一分段16，其用于形状检测；以及置于接触所述表面的第一分段16之上的第二分段50。在本说明书的其余部分中，接触所述表面的对象40的分段16将称为“对象”，以避免冗长的措辞。 
依照本发明的第一实施例，其示于图10中，所述对象包括第一不透明部分和第二反射部分42，其添加到对象16的侧面上。箭头41指向反射部分42的方向。图10示出了处于两个相对位置的对象16，所述位置如指向相对方向的箭头41所示。 
作为用作对称对象的取向标记的反射部分42的结果，其取向可以如 图11所示来检测。如图11所示，当第一光源L0接通时，对象16以图2中所示的相同方式产生阴影18。然而，它也将产生光束40的部分60的反射70。通过这种方式，检测的结果将包含对象取向的指示。这里，对象的旋转将确定反射的光的角度。这个方向上的传感器能够检测到光强的增加。当对象16处于图11所示的位置时，反射的光70由传感器S1检测到，并且当对象16处于图12所示的位置时，反射的光70由传感器S11检测到。该旋转可以根据从L0到L15的所有快照确定，以便增加精度。 
对象取向的精确知识对于特定应用而言可能是非常重要的，所述特定应用例如士兵或坦克向其他位置开火。另一个实例是有效的移动的卒，其表示计时器。 
对象上的反射部分也可以用来标识对象。使用对象上的更多的反射标记也可以产生像“条形码”那样的效果，以便指示取向，并且由反射标记产生的独特图案可以用于精确的标识。 
对于某些应用而言，有利的是非常精确地获悉对象的取向，比如已经提到的射击“卒”或自定向计时器，或者需要特定技能的任何游戏(例如高尔夫挥杆的设定力(set force))。为此目的，可以设计专用的非对称对象。 
当然，检测非对称对象包括其取向，但是该取向相当粗糙。依照本发明的第二实施例，对象16设有第一不透明部分和第二透明部分，例如如图13和图14中所示的将仅在特定方向上通过光的孔或通道80。该通道的取向的精确检测是可能的。 
图13示出了操作模式期间接通第一光源L0时的时间点期间的触摸屏显示器的快照，其中依照本发明第二实施例的对象以第一方式定向。在该取向下，没有光束14的光穿过通道80，并且以如图2中所示的相同方式检测到阴影18。在图14中，对象16以第二方式定向。该取向在阴影18的中间引起检测器信号，其由传感器S7检测到。应当理解的是，对于每个取向而言，只有单个光源在阴影的中间引起信号。为了增强分辨率，可以添加多个通道和/或反射部分，例如反射镜。当所述系统熟悉该属性时，它可以使用匹配的滤波器(互相关)来甚至更加精确地确定角度。 
图15示出了操作模式期间接通第一光源L0时的时间点期间的触摸屏显示器的快照，其示出了依照本发明第三实施例的对象16。除了通道80之外，对象16还包括反射镜90。该反射镜90引起由传感器S1检测到的 光束14的第一窄部分92在第一方向上的反射96。它引起由传感器S11检测到的光束14的第二窄部分94在第二方向上的反射96。 
通过添加用于取向检测的多个选项，更多的取向信息可以由所述系统收集并且因而可以增大检测的精度，或者在更多场合下，例如当屏幕上的其他对象遮挡了所述取向检测选项之一(例如该对象中的孔)时，可以检测该对象的取向。 
依照图16和图17中所示的本发明的第四和第五实施例，提供了形状均匀但是仍然可以区分或标识的对象。另外，在第四实施例中，使用2种不同的材料构造对象：第一部分由透明材料100构成，其用于对象的外部，第二部分由不透明材料110构成，其用于内部，如图16所示。通过这种方式，外部可以相同，而内部在不同的对象之间可以变化。图16示出了依照第四实施例的对象的(不透明)内部的形状的6个实例，但是当然也可以使用任何其他的形状。由图16的底行显然可知，当置于表面上时，包括透明部分100的对象比仅包括不透明形状110的对象更加稳定。 
所述系统使用的光不会被透明的外部阻挡，因而可以以参照图1-8描述的方式来检测不透明部分的形状。 
分开对象的外部和内部也允许更加容易地改变内部对象，例如，西洋棋游戏中的参与者可以通过改变内部对象的形状来指示“国王”，因而所述系统可以将该棋子与普通的西洋棋子区分开来。 
所述透明材料可以是玻璃或塑料，但是不必对于可见光透明。优选地，所述系统使用的光的类型是(不可见的)红外光。因此，该周围材料可以是对于人类不透明，而对于所述系统透明。这允许将“秘密钥匙”嵌入到对象中。该钥匙可以基于以上参照图16提到的对象检测机制。 
在如图17所示的可替换的第五实施例中，该钥匙利用诸如反射镜120、透镜130或棱镜140之类的内部部件来构造。因此，依照该实施例，不仅使用形状检测以便通过所述对象建立允许识别或标识该对象的所检测的光的独特图案，而且也将反射、折射和其他光学现象用于该目的。图17示出了依照第五实施例的对象的4个实例，但是对于技术人员显而易见的是，存在许多其他的可能性。 
“秘密”钥匙的使用可以用于向所述系统标识人物，其中要求人物在使用所述系统之前将他或她的钥匙放置在桌子上。这可以用来标识游戏 中的(返回的)参与者，或者允许对于计算机的其他类型的访问。 
这种类型的标识也可以用于游戏中，其中不同的对象(卒)具有向所述系统标识这些对象的不同钥匙。在该游戏中，每种类型的对象具有不同的能力或选项(例如类似于战锤40k等)。如果用户希望具有玩耍的不同选项/能力，那么他/她可以购买要玩耍的新的游戏对象(卒)。这些新对象将由所述系统标识，从而使得用户能够玩耍新的选项。 
这些对象将由所述系统自动地检测并且难于由用户复制，因为内部光学装置是难于复制的。这将确保参与者必须购买新的对象，这考虑到类似于战锤40K的商业。 
上面已经针对吸收100％的光的不透明材料描述了图10-17中公开的实施例。然而，根据本发明，“不透明”也包括部分吸收光并且部分反射光的材料或者部分吸收光并且部分透射(即通过)光的材料。 
尽管已经参照特定实施例描述了本发明，但是应当理解的是，在不脱离所附权利要求书中陈述的本发明的范围的情况下可以采取许多变型。 
相应地，本说明书和附图应当被视为说明性的，并非意在限制所附权利要求书的范围。 
在解释所附权利要求书时，应当理解的是： 
a)措词“包括”并不排除存在给定权利要求中未列出的其他元件或动作； 
b)元件之前的措词“一”或“一个”并不排除存在多个这样的元件； 
c)权利要求中的任何附图标记并没有限制其范围； 
d)若干“装置”可以由同一项目或硬件或软件实现的结构或功能来表示； 
e)任何所公开的元件都可以包括硬件部分(例如包括分立的和集成的电子电路)、软件部分(例如计算机编程)及其任意组合； 
f)硬件部分可以包括模拟部分和数字部分之一或者二者； 
g)除非另有特别说明，任何所公开的设备或其部分都可以组合在一起或者划分成更细的部分；以及 
h)除非有明确说明，没有要求特定的动作顺序。 

Claims (13)

1.包括多个围绕表面(12)的外围设置的光发射器(L0......L15)和光检测器(S0......S11)以及置于所述表面上的至少一个对象(16)的系统(10)，该对象包括至少具有第一类型的光学特性的第一部分以及具有第二类型的光学特性的第二部分，所述第二类型对于光发射器所用的光而言不同于第一类型，所述系统被设置成通过使用检测到的由对象的第一或第二部分产生的光现象来确定对象的取向和/或识别和/或标识对象，其中对象的第一部分是不透明的(110)，并且对象的第二部分是透明的(80，100)。
2.依照权利要求1的系统，被设置成通过使用检测到的穿过对象的第二部分的光来确定对象的取向。
3.依照权利要求2的系统，其中对象的第二部分是只在特定方向上通过光的通道或孔(80)，并且所述系统被设置成通过使用检测到的在第一部分产生的阴影中穿过该通道或孔的光来确定对象的取向。
4.依照权利要求1的系统，其中对象的第一部分(110)位于内部，并且第二部分(100)位于外部，并且其中所述系统被设置成通过检测第一部分(110)的形状来识别和/或标识对象。
5.依照权利要求4的系统，其中对象的第二部分对于所述系统的光发射器所用的光是透明的，但是对于可见光是不透明的。
6.依照权利要求1的系统，其中对象还包括透镜(130)或棱镜(140)，并且其中所述系统被设置成通过检测由所述透镜或棱镜产生的光学现象来识别和/或标识对象。
7.依照前面的权利要求中任何一项的系统，为用于玩棋盘游戏的系统。
8.用于依照权利要求1-7中任何一项的系统中的对象(16)，包括至少具有第一类型的光学特性的第一部分以及具有第二类型的光学特性的第二部分，所述第二类型对于所述系统的光发射器所用的光而言不同于第一类型，其中对象的第一部分是不透明的，并且对象的第二部分是透明的，其中第二部分是通道或孔(80)。
9.用于依照权利要求1-7中任何一项的系统中的对象，包括至少具有第一类型的光学特性的第一部分以及具有第二类型的光学特性的第二部分，所述第二类型对于所述系统的光发射器所用的光而言不同于第一类型，其中对象的第一部分位于内部(110)并且是不透明的，第二部分位于外部并且是透明的(100)，其中对象的第二部分对于所述系统的光发射器所用的光是透明的，但是对于可见光是不透明的。
10.用于依照权利要求1-7中任何一项的系统中的对象，包括至少具有第一类型的光学特性的第一部分以及具有第二类型的光学特性的第二部分，所述第二类型对于所述系统的光发射器所用的光而言不同于第一类型，其中对象的第一部分(110)是不透明的并且第二部分(100)是透明的，该对象还包括透镜(130)或棱镜(140)。
11.依照权利要求8-10中任何一项的对象，其中当对象置于所述表面上时接触所述表面的分段(16)包括所述第一和第二部分，并且对象包括置于接触所述表面的分段之上的剩余分段(50)。
12.依照权利要求8-10中任何一项的对象，其中对象为卒(40)。
13.依照权利要求11的对象，其中对象为卒(40)。
CN2007800341108A 2006-09-13 2007-09-12 确定对象的取向和/或识别和/或标识对象的系统及对象 Expired - Fee Related CN101517521B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP06120593 2006-09-13
EP06120593.6 2006-09-13
PCT/IB2007/053669 WO2008032270A2 (en) 2006-09-13 2007-09-12 Determining the orientation of an object

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101517521A CN101517521A (zh) 2009-08-26
CN101517521B true CN101517521B (zh) 2012-08-15

Family

ID=39184192

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2007800341108A Expired - Fee Related CN101517521B (zh) 2006-09-13 2007-09-12 确定对象的取向和/或识别和/或标识对象的系统及对象

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8167698B2 (zh)
EP (1) EP2067093B1 (zh)
JP (1) JP5016049B2 (zh)
CN (1) CN101517521B (zh)
AT (1) ATE489672T1 (zh)
DE (1) DE602007010801D1 (zh)
WO (1) WO2008032270A2 (zh)

Families Citing this family (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130217491A1 (en) * 2007-11-02 2013-08-22 Bally Gaming, Inc. Virtual button deck with sensory feedback
US8890842B2 (en) 2008-06-13 2014-11-18 Steelcase Inc. Eraser for use with optical interactive surface
CN102177493B (zh) 2008-08-07 2014-08-06 拉普特知识产权公司 具有被调制的发射器的光学控制系统
US9092092B2 (en) 2008-08-07 2015-07-28 Rapt Ip Limited Detecting multitouch events in an optical touch-sensitive device using touch event templates
US8531435B2 (en) * 2008-08-07 2013-09-10 Rapt Ip Limited Detecting multitouch events in an optical touch-sensitive device by combining beam information
CN102171637B (zh) * 2008-08-07 2015-08-12 拉普特知识产权公司 用于检测光学触摸敏感装置中的多触摸事件的方法和设备
US8540569B2 (en) * 2008-09-05 2013-09-24 Eric Gustav Orlinsky Method and system for multiplayer multifunctional electronic surface gaming apparatus
US8269158B2 (en) * 2008-10-10 2012-09-18 Pixart Imaging Inc. Sensing system and method for obtaining position of pointer thereof
US8305363B2 (en) * 2008-10-10 2012-11-06 Pixart Imaging Sensing system and locating method thereof
SE533704C2 (sv) 2008-12-05 2010-12-07 Flatfrog Lab Ab Pekkänslig apparat och förfarande för drivning av densamma
CN102597813B (zh) * 2009-06-18 2017-11-14 百安托国际有限公司 用于感测和跟踪表面上的辐射阻挡对象的系统和方法
CN102648445A (zh) 2009-10-19 2012-08-22 平蛙实验室股份公司 提取代表触摸表面上一个或多个物体的触摸数据
JP5782446B2 (ja) 2009-10-19 2015-09-24 フラットフロッグ ラボラトリーズ アーベーＦｌａｔＦｒｏｇ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ ＡＢ 接触面上における１つまたは複数の対象用の接触データの決定
CN102053757B (zh) * 2009-11-05 2012-12-19 上海精研电子科技有限公司 一种红外触摸屏装置及其多点定位方法
US8390600B2 (en) 2009-11-13 2013-03-05 Microsoft Corporation Interactive display system with contact geometry interface
WO2011119552A2 (en) 2010-03-22 2011-09-29 Mattel, Inc. Electronic device and the input and output of data
US11429272B2 (en) 2010-03-26 2022-08-30 Microsoft Technology Licensing, Llc Multi-factor probabilistic model for evaluating user input
TW201203052A (en) 2010-05-03 2012-01-16 Flatfrog Lab Ab Touch determination by tomographic reconstruction
CN102270069B (zh) * 2010-06-03 2015-01-28 乐金显示有限公司 集成有触摸面板的显示设备
TWI454983B (zh) * 2011-07-15 2014-10-01 Wistron Corp 電子裝置及其觸控模組
WO2013113101A1 (en) * 2012-02-02 2013-08-08 Smart Technologies Ulc Interactive input system and method of detecting objects
KR101910607B1 (ko) * 2012-04-30 2018-10-23 랩트 아이피 리미티드 터치 이벤트 템플릿을 이용한 광학 터치-감지 장치에서의 다중 터치 이벤트 검출
US10168835B2 (en) 2012-05-23 2019-01-01 Flatfrog Laboratories Ab Spatial resolution in touch displays
US9626040B2 (en) 2012-05-23 2017-04-18 Flatfrog Laboratories Ab Touch-sensitive apparatus with improved spatial resolution
WO2013176613A2 (en) 2012-05-23 2013-11-28 Flatfrog Laboratories Ab Touch-sensitive apparatus with improved spatial resolution
US9524060B2 (en) 2012-07-13 2016-12-20 Rapt Ip Limited Low power operation of an optical touch-sensitive device for detecting multitouch events
US10019113B2 (en) 2013-04-11 2018-07-10 Flatfrog Laboratories Ab Tomographic processing for touch detection
DE102013009248A1 (de) * 2013-06-03 2014-12-04 MEYTON Elektronik GmbH Messrahmen zur berührungslosen optischen ermittlung einer durchschussposition und zugehöriges messverfahren
US9874978B2 (en) 2013-07-12 2018-01-23 Flatfrog Laboratories Ab Partial detect mode
CN103631454B (zh) * 2013-12-11 2017-01-04 广州视睿电子科技有限公司 红外触摸屏的模拟方法与系统
US10146376B2 (en) 2014-01-16 2018-12-04 Flatfrog Laboratories Ab Light coupling in TIR-based optical touch systems
WO2015108480A1 (en) 2014-01-16 2015-07-23 Flatfrog Laboratories Ab Improvements in tir-based optical touch systems of projection-type
US10161886B2 (en) 2014-06-27 2018-12-25 Flatfrog Laboratories Ab Detection of surface contamination
JP7335904B2 (ja) * 2014-09-24 2023-08-30 任天堂株式会社 情報処理システム、情報処理装置、情報処理プログラム、および情報処理方法
EP3250993B1 (en) 2015-01-28 2019-09-04 FlatFrog Laboratories AB Dynamic touch quarantine frames
US10318074B2 (en) 2015-01-30 2019-06-11 Flatfrog Laboratories Ab Touch-sensing OLED display with tilted emitters
WO2016130074A1 (en) 2015-02-09 2016-08-18 Flatfrog Laboratories Ab Optical touch system comprising means for projecting and detecting light beams above and inside a transmissive panel
CN107250855A (zh) 2015-03-02 2017-10-13 平蛙实验室股份公司 用于光耦合的光学部件
KR102400705B1 (ko) 2015-12-09 2022-05-23 플라트프로그 라보라토리즈 에이비 개선된 스타일러스 식별
EP3545392A4 (en) 2016-11-24 2020-07-29 FlatFrog Laboratories AB AUTOMATIC TACTILE SIGNAL OPTIMIZATION
KR102629629B1 (ko) 2016-12-07 2024-01-29 플라트프로그 라보라토리즈 에이비 개선된 터치 장치
EP3458946B1 (en) 2017-02-06 2020-10-21 FlatFrog Laboratories AB Optical coupling in touch-sensing systems
WO2018174788A1 (en) 2017-03-22 2018-09-27 Flatfrog Laboratories Object characterisation for touch displays
EP4036697A1 (en) 2017-03-28 2022-08-03 FlatFrog Laboratories AB Optical touch sensing apparatus
CN117311543A (zh) 2017-09-01 2023-12-29 平蛙实验室股份公司 触摸感测设备
US11194464B1 (en) * 2017-11-30 2021-12-07 Amazon Technologies, Inc. Display control using objects
JP2021028733A (ja) * 2017-12-14 2021-02-25 国立研究開発法人産業技術総合研究所 物体識別装置及び物体識別システム
US11567610B2 (en) * 2018-03-05 2023-01-31 Flatfrog Laboratories Ab Detection line broadening
US11943563B2 (en) 2019-01-25 2024-03-26 FlatFrog Laboratories, AB Videoconferencing terminal and method of operating the same
CN115039063A (zh) 2020-02-10 2022-09-09 平蛙实验室股份公司 改进的触摸感测设备
EP3949926A1 (en) * 2020-08-07 2022-02-09 Axinesis Rehabilitation device and apparatus

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0716389A1 (en) * 1994-12-09 1996-06-12 International Business Machines Corporation Rod-shaped device for spatial data acquisition and method of determining the position and orientation of an object in space
US20020075243A1 (en) * 2000-06-19 2002-06-20 John Newton Touch panel display system
CN1516138A (zh) * 1999-02-25 2004-07-28 ���ṫ˾ 光学拾取器和光盘驱动器

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2133537B (en) 1982-12-16 1986-07-09 Glyben Automation Limited Position detector system
FR2587905A1 (fr) 1985-10-02 1987-04-03 Monnet Gilles Element utilise comme pion de jeu transformable
GB8920204D0 (en) * 1989-09-07 1989-10-18 Saitek Ltd Sensory games
US5121926A (en) 1991-08-21 1992-06-16 Sem-Com Col, Inc. Game Board
WO1997013563A1 (en) 1995-10-10 1997-04-17 Durand (Assignees) Limited Game board with light directing means
US5818424A (en) * 1995-10-19 1998-10-06 International Business Machines Corporation Rod shaped device and data acquisition apparatus for determining the position and orientation of an object in space
US6326956B1 (en) * 1998-08-24 2001-12-04 Intertactile Technologies Corporation Circuit control devices utilizing electronic display screen light
JP3819654B2 (ja) * 1999-11-11 2006-09-13 株式会社シロク 指示体の識別機能を有する光デジタイザ
US6761634B1 (en) 2001-06-07 2004-07-13 Hasbro, Inc. Arcade table
JP2003099201A (ja) * 2001-09-21 2003-04-04 Aiphone Co Ltd 光学式タッチパネル装置
US7006080B2 (en) 2002-02-19 2006-02-28 Palm, Inc. Display system
US7379047B2 (en) 2004-06-30 2008-05-27 Microsoft Corporation Using a physical object to control an attribute of an interactive display application
CN101022859B (zh) 2004-09-21 2010-10-13 皇家飞利浦电子股份有限公司 游戏板、棋子和用于玩板游戏的系统
WO2006033036A2 (en) 2004-09-21 2006-03-30 Koninklijke Philips Electronics N.V. Game board, pawn, sticker and system for detecting pawns on a game board
US7576725B2 (en) * 2004-10-19 2009-08-18 Microsoft Corporation Using clear-coded, see-through objects to manipulate virtual objects
US20090135162A1 (en) 2005-03-10 2009-05-28 Koninklijke Philips Electronics, N.V. System and Method For Detecting the Location, Size and Shape of Multiple Objects That Interact With a Touch Screen Display

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0716389A1 (en) * 1994-12-09 1996-06-12 International Business Machines Corporation Rod-shaped device for spatial data acquisition and method of determining the position and orientation of an object in space
CN1516138A (zh) * 1999-02-25 2004-07-28 ���ṫ˾ 光学拾取器和光盘驱动器
US20020075243A1 (en) * 2000-06-19 2002-06-20 John Newton Touch panel display system

Also Published As

Publication number Publication date
ATE489672T1 (de) 2010-12-15
US20100066016A1 (en) 2010-03-18
US8167698B2 (en) 2012-05-01
JP2010503910A (ja) 2010-02-04
JP5016049B2 (ja) 2012-09-05
WO2008032270A2 (en) 2008-03-20
WO2008032270A3 (en) 2008-06-19
CN101517521A (zh) 2009-08-26
EP2067093B1 (en) 2010-11-24
EP2067093A2 (en) 2009-06-10
DE602007010801D1 (de) 2011-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101517521B (zh) 确定对象的取向和/或识别和/或标识对象的系统及对象
CN1329805C (zh) 坐标输入装置及其控制方法
CN101802760B (zh) 具有改进照明的光学触摸屏
JPH022168B2 (zh)
US7589715B2 (en) Coordinate input apparatus, control method thereof, and program
CN102203707B (zh) 多触点光学触摸面板
US8780083B2 (en) Coordinate input apparatus, control method thereof, and program
US20030234346A1 (en) Touch panel apparatus with optical detection for location
CN102232209A (zh) 解决触摸检测系统中的多点触摸的立体光学传感器
CN103518184A (zh) 使用全内反射的光学触摸屏
JP2008533581A (ja) タッチスクリーン・ディスプレイと相互作用する複数オブジェクトの位置・大きさ・形を検出するためのシステムおよび方法
JPH04501778A (ja) 光学マウスのための改善された検知器システム
EP2545427A1 (en) Optical touch screen with reflectors
JPS60501676A (ja) 電子光学マウスのための検知器
CN101971129A (zh) 解决光学触摸屏的多点触摸情景的系统和方法
CN102169394A (zh) 多点触控面板及其手势识别方法
US20100315368A1 (en) Controller, System and Method for Identifying a Number of Interactions with a Computer Input Area
CN102855030A (zh) 指示部件、光学式位置检测装置以及带输入功能的显示系统
TW201925824A (zh) 用於可旋轉裝置定位之光學機構
KR100835704B1 (ko) 터치 스크린 장치
CN105308548A (zh) 光学触摸屏
JP2013543163A (ja) 表面上の放射線遮蔽物体を検知・追跡するシステムおよび方法
JP2006301740A (ja) 座標入力装置及びその制御方法、プログラム
TWI497103B (zh) 透明介質偵測技術及應用
RU2008101723A (ru) Способ ввода с помощью дистанционного указателя, комплекс дистанционный указатель его реализующий и способ идентификации с их помощью

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120815

Termination date: 20130912